概述

  • 英文：Immunoglobulin Ig

抗体(antibody)

  • 是B细胞接受抗原刺激后增殖分化为浆细胞所产生的糖蛋白，主要存在于血清等体液中的具有免疫功能的球蛋白。

免疫球蛋白(Ig)：

  • 具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白。

所有抗体都是免疫球蛋白，但是免疫球蛋白不都是抗体（如BCR（与抗体几乎一致））

  • 按存在位置包括两类
    • 抗体：可在组织液、血液或细胞内等
    • BCR：B细胞膜表面

结构

基本结构

重链(heavy chain)

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  • 免疫球蛋白的命名就是依照重链类型命名的

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轻链(Light chain)

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可变区(Variable region,V区)

  • amino-terminal of high chain and light chain, 1/2 light chain, 1/4 or 1/5 high chain.
  • 氨基酸组成和排列顺序随抗体特异性而异
  • 重链和轻链的可变区分别称为VH和VL，是抗体和抗原结合的部位
  • hypervariable regions,HVR and framework regions,FR

  • 赋予抗体以特异性

    恒定区(Constant region,C区)

  • carboxyl-terminal of high chain and light chain, 1/2 light chain, 1/4 or 1/5 high chain.

  • 不同物种恒定区不同（种特异性）
  • 氨基酸组成和排列顺序相对恒定
  • 重链和轻链的恒定区分别称为CH和CL
  • 不同类Ig CH 的长度不同

如IgG、IgD和IgA具有3个CH，而IgE、IgM有4个CH

  • 是Ig分类和分型的依据，也是制备第二抗体的抗原基础


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    高变区(Hypervariable region, HVR)

  • VH和VL各有3个氨基酸组成和顺序变异很高的区域

  • 这些区域结构与抗原决定簇（相应抗原表面）互补，所以又称为互补决定区（complementarity determining region,CDR）或抗原结合部位（antigen binding site,ABS）
  • 抗原-抗体特异结合的关键部位
  • 决定了抗体的特异性和亲和力，互补程度越高，亲和力越强

骨架区(Framework region,FR)

铰链区(Hinge region)

  • 位于CH1和CH2之间
  • 富含脯氨酸（不容易形成氢键），有弹性，使Ig伸展自如
  • IgE和 IgM 无铰链区

结构域或功能区（domain）：

  • 多个二级结构单元组合形成的球状亚单位结构
  • 通过二硫键连接
  • 约含110氨基酸残基
  • 抗体发挥生物学功能的单位
  • L链有2个结构域，H链有4或5个结构域

其他结构

J链(joining chain)

  • 参与 IgA (H2L2)2与 IgM (H2L2)5连接

分泌片(secretory piece,SP)

  • 上皮细胞分泌
  • 保护sLgA不被蛋白酶降解
  • 介导IgA的转运

免疫球蛋白的水解片段

FaB段

  • 结构：L+ 1/2 H（VH+CH1）
  • 单价，结合抗原后不能形成凝集或沉淀反应

F(ab’)2

  • 使用胃蛋白酶水解Ig得到的即位F(ab’)2片段和若干个pFc’片段

    Fc段

免疫球蛋白的功能

  • 与抗体进行特异性结合(V region)
  • 激活补体(IgG:Ch2;IgM:Ch3)
  • 结合免疫球蛋白Fc段的各类Fc受体

Combine Specifically with Antigen

  • Antigenic valence
  • Neutralization function
  • BCR

抗体的直接作用

  • 中和毒素
  • 中和病毒
  • 阻止细菌粘附

Activate Complement

  • IgG1,2,3(Ch2),IgM(Ch3) - Classical pathway 经典途径
  • 聚合IgA,IgG4 - Alternative pathway 旁路途径

结合免疫球蛋白Fc段的各类Fc受体

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  • 抗体（主要是IgG）通过构象改变，Fab段结合抗原，Fc段结合中性粒细胞，巨噬细胞等（非特异）。
  • Opsonization: IgG 抗体的Fc段与中性粒细胞、巨噬细胞上的IgG Fc受体结合，从而增强吞噬细胞的吞噬作用。
  • Antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity, ADCC

指具有杀伤活性的细胞如NK细胞通过其表达Fc受体的细胞识别抗体结合于靶抗原（如病毒感染细胞或肿瘤细胞）上的抗体Fc段，直接杀伤靶抗原。

  • Hypersensitivity I（I型超敏反应）：肥大细胞和嗜碱粒细胞表面具有高亲和力的 IgE Fc受体。
  • IgE常被称为亲细胞抗体，首次接触抗原时其与肥大细胞和嗜碱性粒细胞，第二次接触时即IgE与抗原结合发生过敏反应

抗体介导的调理作用

  • 抗体与细菌表面的相应抗g原表位特异性结合
  • 被调理的细菌结合到Mø的FcR上，并被Mø吞噬
  • 形成吞噬体
  • 吞噬溶酶体形成的杀伤细菌

Traversing Placenta and Mucosa

Traversing Placenta

  • IgG是唯一能穿过胎盘的免疫球蛋白
  • 与新生儿抗感染有关

Traversing Mucosa

  • sLgA
  • 与局部免疫有关

五类免疫球蛋白的特征与功能

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IgG

  • 血清中含量最高，占总Ig的75% ~80%
  • 再次应答的主要抗体
  • 具有多种功能
  • 与SPA结合
  • 抗感染的主要抗体
  • 在人体出生后3个月后才开始合成
  • 半衰期20-23D
  • 可介导NK细胞、巨噬细胞、中性粒细胞发挥ADCC效应

IgM

  • 分子量最大的 Ig
  • 最早出现的 Ig
  • 初次应答的主要抗体
  • 近期感染的指标
  • m IgM是B细胞抗原受体
  • 半衰期5D
  • 天然ABO血型抗体属于IgM

IgA

  • 分泌性和血清型
  • 初乳中含sIgA
  • 在局部抗感染中发挥重要作用

IgD

  • B细胞成熟的标志

IgE

  • 含量最少
  • 介导I型超敏反应
IgG IgA IgM IgD IgE
重链名称 γ α μ δ ε
重链功能区数目 4 4 5 4 5
主要存在形式 单体 单体、双体 五聚体 单体 单体
MW（Kd） 146～170 160，400 970 175 188
平均含碳水化合物（%） 4 10 12 18 12
开始合成时间 出生后3月 出生后4～6月 胚胎后期 较晚 较晚
达成人水平时间 3～5岁 4～12岁 6月～1岁 较晚 较晚
成人血清浓度（mg/dl±SD） 1150±300 210±50 150 0.3～4 0.002
占血清总Ig% 75 10 5～10 ＜1 ＜0.02
半衰期（天） 23 6 10 3 2.5
存在于外分泌液中 － +++ + － －
经典途径活化补体 ++（IgG3＞IgG1＞IgG2） － +++ － －
替代途径活化补体* IgG4+ IgA1+ － + －
结合吞噬细胞 ++（IgG3＞IgG1） + － － +（嗜酸性粒细胞）
结合肥大细胞和嗜碱性粒细胞 － － － － +++
结合SPA + ± ± － －
合成部位 脾、淋巴结浆细胞 黏膜相关淋巴样组织 脾、淋巴结浆细胞 扁桃体、脾浆细胞 黏膜固有层浆细胞
通过胎盘 + － － － －
免疫作用 抗菌、抗病毒、抗毒素，自身抗体 黏膜局部免疫作用，抗菌、抗病毒，免疫排除功能 早期防御作用，溶菌，溶血，mIgM，天然血型抗体，类风湿因子 B细胞分化发育成熟的标志 Ⅰ型超敏反应，抗寄生虫感染

人工制备抗体

  • 多克隆抗体（polyclonal antibody, pAb）
    • 用一种包含多种抗原决定簇的抗原免疫动物，可刺激机体多个B细胞克隆产生针对多种抗原表位的不同抗体的总和。所获得的免疫血清实际上是含有多种抗体的混合物，称为多克隆抗体。
    • 不能应用在疾病鉴别

  • 单克隆抗体（monoclonal antibody, mAb）

    • 由识别一种抗原决定簇的细胞克隆所产生的均一性抗体
    • mAb is the specific Ab produced by one B cell clone and recognize one antigenic epitope only.
    • With same structure, high purity and specificity.


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